《電子技術(shù)應(yīng)用》
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采用智能功率器件從容應(yīng)對(duì)沖擊電流
摘要: 在汽車的各類控制模塊的中,特別是在車身電子控制模塊中,,車燈在車身電子控制模塊的負(fù)載中占有很大比重,。而當(dāng)開(kāi)通車燈時(shí)的沖擊電流對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)要更加注意,因?yàn)椴徽_的器件選型和設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)器件造成永久損害而失效,,甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量,。本文以英飛凌公司的智能PROFETBTS5020-2EKA_DS20為例,詳細(xì)解釋了燈泡在沖擊電流的物理模型,,進(jìn)而給出了如何在設(shè)計(jì)中計(jì)算沖擊電流下驗(yàn)證器件的安全,。
Abstract:
Key words :

  在汽車的各類控制模塊的中,特別是在車身電子控制模塊中,,車燈在車身電子控制模塊的負(fù)載中占有很大比重,。而當(dāng)開(kāi)通車燈時(shí)的沖擊電流對(duì)于設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)要更加注意,,因?yàn)椴徽_的器件選型和設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)器件造成永久損害而失效,甚至影響產(chǎn)品的質(zhì)量,。本文以英飛凌公司的智能PROFETBTS5020-2EKA_DS20(http://www.infineon.com/Profet)為例,,詳細(xì)解釋了燈泡在沖擊電流的物理模型,進(jìn)而給出了如何在設(shè)計(jì)中計(jì)算沖擊電流下驗(yàn)證器件的安全,。

  沖擊電流的產(chǎn)生和負(fù)載的種類和特性有關(guān),,和通斷頻率也有關(guān)系。特別是在有沖擊電流存在的負(fù)載的情況請(qǐng)與穩(wěn)態(tài)電流一起測(cè)定沖擊電流值,。下圖顯示了有代表性的負(fù)載種類與沖擊電流的關(guān)系,。

負(fù)載種類與沖擊電流的關(guān)系

  從上表可以看出,當(dāng)負(fù)載為燈泡時(shí),,沖擊電流是穩(wěn)態(tài)電流的10~15倍,,本文討論的重點(diǎn)為白熾燈。為了更好的理解燈泡的沖擊電流,,可以通過(guò)對(duì)白熾燈外部特性,,建立關(guān)于白熾燈的PSPICE的模型,進(jìn)而可以通過(guò)仿真進(jìn)行研究沖擊電流的特性,。以車大燈為例,,55W@12V。

參數(shù)模型

  上圖為需要確定參數(shù)的白熾燈的參數(shù)模型,,下面來(lái)把每個(gè)參數(shù)逐一定義出來(lái),。

  第一步:先計(jì)算出穩(wěn)態(tài)下的穩(wěn)態(tài)下的 ,

  第二步:確定R2。在Inrush的初始狀態(tài),,白熾燈的等效電路呈現(xiàn)出電容的特性:即在很短暫的時(shí)間到達(dá)峰值電流后,,又被衰減成穩(wěn)態(tài)電流。因此,,還需要在電容的回路上串聯(lián)一個(gè)電阻(R2),。

串聯(lián)一個(gè)電阻

  第三步:計(jì)算電容的值。白熾燈的等效電路上電容電流的衰減可以由下式給出:

電容電流的衰減

 ?。梢哉J(rèn)為在10ms的時(shí)間后電流達(dá)到了穩(wěn)態(tài)電流值,,此時(shí)的沖擊電流已經(jīng)下降到初始值的約63%。)

穩(wěn)態(tài)電流值

  下圖給出了完成了參數(shù)定義的55W白熾燈泡的PSPICE等效模型,。

白熾燈泡的PSPICE等效模型

  為了驗(yàn)證參數(shù)定義的有效性,,用PSPICE仿真的結(jié)果和實(shí)際的測(cè)量值相當(dāng)?shù)囊恢隆P枰⒁獾氖?,這個(gè)模型只是給出了冷態(tài)下單次沖擊電流下白熾燈的模型,。

  用PSPICE仿真出來(lái)的結(jié)果,如下圖,。

PSPICE仿真出來(lái)的結(jié)果

   下面來(lái)計(jì)算沖擊電流下BTS5020-2EKA的溫升,。

穩(wěn)態(tài)電流

在數(shù)據(jù)表中找到熱阻和脈沖時(shí)間的曲線圖

對(duì)應(yīng)曲線

沖擊電流

  以上的分析都是在最差情況下通過(guò),,所以可以認(rèn)為BTS5020-2EKA滿足在次應(yīng)用下瞬時(shí)沖擊電流下的熱溫升的要求。

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